Publication: Functional characterization of visual inhibitory mechanisms in motion perception
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Publication Date
2021-05-26
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Universidad Complutense de Madrid
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Abstract
Motion perception in its early stages has traditionally been conceived as a process in which different sensors —orientation, spatial and temporal frequency tuned— operate in parallel and independently over the incoming external information. The key notion of independent and parallel processing developed by the sensors was challenged in 1987 when Derrington & Henning reported systematic errors in motion direction discrimination when human observers were presented with short duration compound stimuli. These compound stimuli were comprised of coarse and fine-scale components that excited both low and high spatial frequency tuned motion sensors at the same time. The fact that a joint activation of differently tuned sensors resulted in motion discrimination errors could have never been predicted under an independent and parallel processing scheme. Indeed, in 2007, Serrano-Pedraza, Goddard & Derrington proposed a computational model in which the information coming from low and high spatial frequency tuned sensors underwent inhibitory interactions in later stages of motion processing. The model was successful in replicating the main newly discovered results, thus unseating the prevailing notion of independent and parallel processing. Numerous efforts have been made trying to shed light on the nature of the interaction phenomenon. This way, several parameters (i.e. stimulus size, spatial frequency, contrast, etc.) have been seen to have some modulatory effect on it. In this sense, the present thesis aims at obtaining a deeper functional characterization of some of the aspects exerting such modulatory effect. Specifically, this thesis exhaustively explores the effect that the relative spatial frequencies in a compound stimulus (composed of two 2D Gabor functions drifting at the same time with the same speed) and their contrast have on the interaction under study; additionally, the effect of drifting speed or temporal frequency is exhaustively explored too...
En sus primeras etapas, la percepción del movimiento ha sido tradicionalmente concebida como un proceso en el que diferentes sensores —sintonizados en orientación, frecuencia espacial y frecuencia temporal— operan en paralelo y de manera independiente sobre la información proveniente del mundo exterior. Esta noción clave de procesamiento independiente en paralelo de los sensores fue cuestionada en 1987, cuando Derrington y Henning reportaron errores sistemáticos en la discriminación de la dirección del movimiento cuando se les presentaban a observadores humanos estímulos compuestos durante un breve periodo de tiempo. Estos estímulos compuestos estaban integrados por componentes de escala espacial gruesa y fina que excitaban, al mismo tiempo, sensores de movimiento sintonizados a altas y bajas frecuencias espaciales. El hecho de que la activación conjunta de dichos sensores sintonizados de manera diferente produjera errores en la discriminación del movimiento nunca podría haber sido predicho bajo un esquema de procesamiento en paralelo de sensores de movimiento independientes. Así, en 2007, Serrano-Pedraza, Goddard y Derrington propusieron un modelo computacional en el que la información procedente de los sensores sintonizados en bajas y altas frecuencias espaciales experimentaba interacciones inhibitorias en etapas posteriores del procesamiento del movimiento. El modelo tuvo éxito a la hora de replicar los principales resultados recientemente encontrados, desbancando así la noción hasta el momento imperante de un procesamiento independiente y paralelo. Se han realizado numerosos esfuerzos tratando de arrojar luz sobre la naturaleza de este fenómeno de interacción. De este modo, se ha descubierto que diversos parámetros (i.e. el tamaño estimular, la frecuencia espacial, el contraste, etc.) tienen un efecto modulador sobre el mismo. En este sentido, la presente tesis tiene como objetivo obtener una caracterización funcional más profunda de algunos de los aspectos que ejercen dicho efecto modulador sobre la fuerza de la interacción. Específicamente, esta investigación explora exhaustivamente el efecto de las frecuencias espaciales relativas y su contraste en estímulos compuestos (integrados por dos funciones de Gabor 2D que se mueven a la misma velocidad y con la misma dirección); además, también se explora exhaustivamente el efecto que la velocidad de movimiento o la frecuencia temporal tienen sobre la interacción...
En sus primeras etapas, la percepción del movimiento ha sido tradicionalmente concebida como un proceso en el que diferentes sensores —sintonizados en orientación, frecuencia espacial y frecuencia temporal— operan en paralelo y de manera independiente sobre la información proveniente del mundo exterior. Esta noción clave de procesamiento independiente en paralelo de los sensores fue cuestionada en 1987, cuando Derrington y Henning reportaron errores sistemáticos en la discriminación de la dirección del movimiento cuando se les presentaban a observadores humanos estímulos compuestos durante un breve periodo de tiempo. Estos estímulos compuestos estaban integrados por componentes de escala espacial gruesa y fina que excitaban, al mismo tiempo, sensores de movimiento sintonizados a altas y bajas frecuencias espaciales. El hecho de que la activación conjunta de dichos sensores sintonizados de manera diferente produjera errores en la discriminación del movimiento nunca podría haber sido predicho bajo un esquema de procesamiento en paralelo de sensores de movimiento independientes. Así, en 2007, Serrano-Pedraza, Goddard y Derrington propusieron un modelo computacional en el que la información procedente de los sensores sintonizados en bajas y altas frecuencias espaciales experimentaba interacciones inhibitorias en etapas posteriores del procesamiento del movimiento. El modelo tuvo éxito a la hora de replicar los principales resultados recientemente encontrados, desbancando así la noción hasta el momento imperante de un procesamiento independiente y paralelo. Se han realizado numerosos esfuerzos tratando de arrojar luz sobre la naturaleza de este fenómeno de interacción. De este modo, se ha descubierto que diversos parámetros (i.e. el tamaño estimular, la frecuencia espacial, el contraste, etc.) tienen un efecto modulador sobre el mismo. En este sentido, la presente tesis tiene como objetivo obtener una caracterización funcional más profunda de algunos de los aspectos que ejercen dicho efecto modulador sobre la fuerza de la interacción. Específicamente, esta investigación explora exhaustivamente el efecto de las frecuencias espaciales relativas y su contraste en estímulos compuestos (integrados por dos funciones de Gabor 2D que se mueven a la misma velocidad y con la misma dirección); además, también se explora exhaustivamente el efecto que la velocidad de movimiento o la frecuencia temporal tienen sobre la interacción...
Description
Tesis inédita de la Universidad Complutense de Madrid, Facultad de Psicología, leída el 18/12/2020. Tesis formato europeo (compendio de artículos)